【儀表網 研發快訊】近日，大連化物所儀器分析化學研究室質譜與快速檢測研究中心(102組群)花磊和李海洋研究員團隊基于大連化物所自主研發的光電離離子遷移譜技術，結合研制的微型半導體制冷在線脫水裝置，實現了對呼出氣中丙酮氣體的高靈敏和高選擇性的實時快速檢測，為呼氣分析在臨床診斷、代謝監測等領域提供了一種實時可靠的新儀器、新方法。
 

　　呼出氣中包含著與人體疾病和生理過程相關的大量生物代謝標志物。光電離離子遷移譜技術因其具有靈敏、快速、便攜、選擇性高等優點，是呼出氣現場分析的強有力工具。花磊和李海洋團隊前期基于光電離遷移譜技術，已經實現了呼出氣中麻醉藥品(Anal. Chem.，2018；Anal. Chim. Acta.，2018)和氨(J. Pharm. Anal.，2023)的在線檢測，并在與多家醫院進行了臨床應用研究。
 

　　呼氣中丙酮的濃度可反映包含糖尿病在內的代謝疾病。然而，對于丙酮這類通過單光子電離的待測物，呼出氣中的水分子會對光進行強吸收，從而極大的降低光電離的靈敏度。通過建立理論模型和實驗驗證，在呼出氣的飽和相對濕度下，濃度高達1ppm的丙酮也無法被光電離離子遷移譜有效檢測。
 

　　本工作中，團隊開發了基于半導體制冷技術的脫水方法，通過低溫石英腔對呼出氣中水分子在線捕獲，成功將樣品中的相對濕度從大于90%降低至1%以下，使信號強度提升了85倍，實現了低至0.02ppm的檢出限、高達2ppm的線性響應范圍和短于1分鐘的分析過程。團隊利用該方法測量了健康志愿者在葡萄糖耐量試驗(OGTT)期間的呼氣丙酮濃度的動態變化，驗證了該技術在疾病診斷、代謝監測方面的應用潛力。
 

　　相關研究以“Photoionization ion mobility analyzer for on-site measurement of exhaled acetone by coupling miniature thermoelectric cooling dehydration”為題，于近日發表在《傳感器和執行器B：化學》(Sensors and Actuators B: Chemical)上。該工作的第一作者是我所博士研究生張之昊。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院青促會等項目的支持。(文/圖 李杭、張之昊)